Sneeuw en ijs kunnen de veilige werking van spoorwissels ernstig belemmeren. Daarom worden wissels voorzien van elektrische verwarmingselementen die sneeuw en ijs moeten smelten en de bewegende delen vrij moeten houden.
FlowMotion onderzocht met CFD hoe de toegevoerde elektrische warmte zich door de wisselconstructie verspreidt en hoe snel aanwezige ijsmassa's kunnen smelten. Het rekenmodel omvatte onder meer railprofielen, dwarsliggers, ondergrond, glijplaten, verwarmingselementen en ijs.
Voor een realistische thermische analyse werden verschillende warmteoverdrachtsmechanismen gekoppeld meegenomen: warmtegeleiding door de vaste constructiedelen, natuurlijke convectie naar de omgevingslucht en thermische straling. Het smelten van ijs vormde een extra uitdaging omdat daarbij latente warmte wordt opgenomen tijdens de faseovergang van vast naar vloeibaar water.
De simulaties maakten zichtbaar via welke warmtestromen de toegevoerde energie uiteindelijk bij het ijs terechtkwam en hoe materiaaleigenschappen en omgevingscondities de smelttijd beïnvloedden. Voor een groot aantal configuraties werd deze smelttijd berekend.
Een hoger elektrisch vermogen verkortte de smelttijd, maar verhoogde tegelijkertijd de railtemperatuur. Daardoor ontstond een ontwerpprobleem waarin snelle ijsverwijdering moest worden afgewogen tegen thermische belasting van de spoorconstructie en de omgeving. De CFD-resultaten maakten het mogelijk hierin een technisch verantwoord compromis te vinden.
Sneeuw en ijs kunnen de veilige werking van spoorwissels ernstig belemmeren. Daarom worden wissels voorzien van elektrische verwarmingselementen die sneeuw en ijs moeten smelten en de bewegende delen vrij moeten houden.
FlowMotion onderzocht met CFD hoe de toegevoerde elektrische warmte zich door de wisselconstructie verspreidt en hoe snel aanwezige ijsmassa's kunnen smelten. Het rekenmodel omvatte onder meer railprofielen, dwarsliggers, ondergrond, glijplaten, verwarmingselementen en ijs.
Voor een realistische thermische analyse werden verschillende warmteoverdrachtsmechanismen gekoppeld meegenomen: warmtegeleiding door de vaste constructiedelen, natuurlijke convectie naar de omgevingslucht en thermische straling. Het smelten van ijs vormde een extra uitdaging omdat daarbij latente warmte wordt opgenomen tijdens de faseovergang van vast naar vloeibaar water.
De simulaties maakten zichtbaar via welke warmtestromen de toegevoerde energie uiteindelijk bij het ijs terechtkwam en hoe materiaaleigenschappen en omgevingscondities de smelttijd beïnvloedden. Voor een groot aantal configuraties werd deze smelttijd berekend.
Een hoger elektrisch vermogen verkortte de smelttijd, maar verhoogde tegelijkertijd de railtemperatuur. Daardoor ontstond een ontwerpprobleem waarin snelle ijsverwijdering moest worden afgewogen tegen thermische belasting van de spoorconstructie en de omgeving. De CFD-resultaten maakten het mogelijk hierin een technisch verantwoord compromis te vinden.
